上跨地铁基坑开挖对区间隧道变形影响的 监测与数值分析

以厦门第二西通道Ａ３标段上跨地铁一号线明挖基坑工程为背景，研究基坑开挖过程对地铁区间隧道变形的影响。依据监测数据对不同开挖工序下的隧道结构的竖向位移和水平相对收敛进行分析，建立基坑支护体系与土体的三维有限元模型，并将结构竖向位移的模拟结果同监测数据进行了对比。分析结果表明，地铁区间隧道与基坑中央的距离与其隆起量成负相关，开挖土体与区间隧道的距离与其隆起量成负相关，开挖底层土所引起的相对收敛量大于其余工况，结构的相对收敛变化速率和开挖土体与隧道距离成正相关，模拟结果与监测数据略有差异，但两者变形规律基本一致。     

基于可控性柱面网壳结构主动控制作动器布置的优化研究

利用磁致伸缩材料的磁控特性制作的作动器可以对结构进行主动控制。首先分析了这种作动器的工作原理和设计方法,并通过实验对其进行了输出性能测试。接着在对作动器进行动力学建模的基础上,推导出整个柱面网壳结构的作动控制方程,同时基于作动效率,提出了不依赖于控制方法的位置优化准则,并且在综合考虑控制效果系数、硬件成本和系统复杂性等因素的基础上,初步确定了作动器的数量,然后采用遗传算法,对作动器的布置位置进行了优化。最后利用LQR主动控制算法,对一柱面网壳模型结构进行了主动控制分析。结果表明,通过优化布置的作动器能够有效地减小结构的动力反应,是一种较好的主动控制方法。此外,主动控制模拟结果也验证了应用遗传算法优化此类问题的优越性和可靠性。     

结构地震响应控制的优化方法

针对大跨空间结构地震响应主动控制,以超磁致伸缩材料为核心元件设计了一种可以应用于大跨空间结构振动主动控制中的超磁致伸缩作动器,制作出了作动器的原型并对其进行了输出性能测试。使用遗传算法对大跨空间结构主动控制作动器的布置位置进行了优化设计,最后进行了优化效果的数值模拟分析。以此验证了超磁致伸缩作动器具有良好的作动效应,利用遗传算法在大大提高结构主动控制优化设计效率时,可以保证实现对结构的整体优化以及作动器能高效、经济地实现对结构进行主动控制的目的。     

基于大跨空间网架结构主动控制的新型超磁致伸缩材料作动器优化配置研究

首先基于新型超磁致伸缩材料(GMM)设计了一种新型作动器,并对其进行了试验研究,获得了其本构方程.利用结构振动模态方程提出了遗传优化算法中的主要参数——优化性能指标;利用MATLB所提供的遗传算法工具箱并结合前述结论确定了作动器最优布置位置.最后利用所编制的LQR主动控制程序对一平板网架结构进行了不布置及随机布置与优化布置该作动器下的地震响应对比分析.结果表明:优化布置该新型作动器后结构地震响应明显减弱,从而验证了该新型作动器在结构主动控制中应用的有效性及遗传优化算法对于此类问题进行研究的可行性.     

形状记忆合金在结构振动控制中的应用研究

基于Ti-51at%Ni形状记忆合金(SMA)丝材料性能试验,以结构振动控制理论为依据,针对框架结构剪切型变形的特点,在框架柱反弯点附近设置SMA被动拉索控制装置,分析其控制原理和规律,利用有限元软件检验其控制效果。结果表明,在柱反弯点处设置SMA被动拉索控制装置可对结构地震响应进行有效控制,因此在结构振动控制中具有广阔的应用前景。     

磁控形状记忆合金在结构振动控制中的应用研究

磁控形状记忆合金(MSMA)是一种在磁场控制下可产生较大变形,且具有形状记忆功能的新型智能材料,利用其磁控特性可以制作智能作动器进行结构的振动控制。首先介绍了MSMA材料在磁场作用下的变形机理与磁控特性,在此基础上提出了两种可以应用于结构振动控制中的新型MSMA驱动器,并分析了其工作原理和设计方法,最后阐述了利用MSMA的逆特性制作MSMA自传感作动器的关键技术及解决方法,为其在土木工程领域的应用打下了良好的基础。     

大跨空间结构动力响应模糊控制

针对大跨空间结构动力灾变主动控制问题,设计了一种超磁致伸缩作动器.介绍了主动控制系统的工作原理,并建立了受控系统的空间状态方程,采用遗传算法对大跨空间结构主动控制作动器的布置位置进行了优化设计.分析了模糊控制系统的基本结构及模糊控制器的制作原理和方法,并设计了标准模糊控制器.应用MATLAB软件对大跨空间网架结构振动进行了模糊控制分析,结果表明,超磁致伸缩作动器具有良好的作动效应,利用遗传算法有效地提高了主动控制优化设计效率,同时实现了对结构的整体优化,模糊控制能够有效地降低大跨空间结构的振动反应,是一种较好的结构振动控制方法.     

大跨空间结构减震控制装置设计与试验研究

基于大跨空间结构振动主动控制方法,以超磁致伸缩材料为核心元件,充分利用其输出力大、响应速度快、可靠性高、驱动电压低等优良磁控特性设计出一种将电磁能转化为机械能的减震控制装置—超磁致伸缩作动器,分析了其工作原理和设计方法,然后对其进行力和位移输出性能测试.结果表明,该作动器磁路结构良好,磁机转换效率较高,在驱动电流作用下可输出较大的力和位移,其与驱动电流基本呈线性关系且对电流的变化非常敏感,为这种作动器在大跨空间结构中的应用打下了良好的基础.     

某景区人行玻璃索桥荷载试验及安全评估

为保证某景区人行玻璃索桥的安全运营,通过桥梁表观检查,有限元建模分析,荷载工况设计,现场加载测试,对桥梁进行了静载试验。通过桥梁自振特性有限元分析和基于脉动法的桥梁动力特性测试对桥梁动力性能进行了试验和分析,并对桥梁的动力刚度进行了研究。最终根据试验结果对桥梁的安全性进行了评估。结果表明,该人行玻璃索桥在满足设计要求的试验荷载作用下刚度和强度满足规范和设计要求,结构基本处于弹性工作状态,受力和工作性能满足安全使用的要求。